CN110272192A - 一种低软点光学玻璃的二次压型工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低软点光学玻璃的二次压型工艺，方法步骤如下，步骤一、备料，采用内圆切割机切割从截面宽度方向下料；步骤二、修磨处理；步骤三、软化炉软化，1)对软化设备调试优化；2)采用6段软化温度；步骤四、模压成型，1)增加瓷盒载体R值；2)防止倾斜入模。与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明从压型成型备料技术、压型成型工艺技术、成型过程前工装夹具等方面进行创新研究，解决了折皱低熔点产品由于中厚的增加而导致二次压型的加工难度的技术难题。通过本发明工艺，成型的产品折入深度一般在0.3mm以内范围内，产品合格率在95％以上。
Description
技术领域
本发明涉及光学玻璃加工领域，尤其涉及一种低软点光学玻璃的二次压型工艺。
背景技术
近代光学和光电技术的飞速发展及市场产品设计及人们消费需求的不断变化，物美价廉的光电仪器以及构成这些的光学元件外观和性能要求都随之发生变化。对于光学玻璃而言，低软化点玻璃主要应用于非球面压型。球面光学零件可以获得球面光学零件无可比拟的良好成像质量，在光学系统中能够很好的矫正多种像差，改善成像质量，提高系统鉴别能力，能以一个或者几个非球面零件代替多个球面零件，从而简化仪器结构，降低成本并有效的减轻仪器重量。正是由于非球面元件具有诸多优点，其在现代光学电子产品和图像处理产品中的应用越来越广泛。
低熔点光学玻璃性能特点：Tg温度低于H-类玻璃(低熔点主要含锂元素等降低软化温度)。硬度低、比重大、磨耗度高等。随着市场需求，设计简化，镜头轻量化，体积缩小版。低熔点产品成为设计者的首选，低熔点产品中厚增加后经过二次模压可由单个镜片替代多个胶合镜片，也减少机械加工中加工时间长成本高的特点。
为了满足当今光学设计轻量化、小型化、高性能的要求，二次压型作为光学加工链中重要的一环，须进一步发展应用于各项不同领域的光学玻璃的二次压型工艺。随着非球面压型对低软化点光学玻璃产品质量的增加，对低软化点产品有新的质量要求，促使其毛胚设计中厚度增加，前期双凸面型产品外径中厚大于2，现在外径中厚比小于2，直接导致二次压型成型难度增加，折入比例增加，整体良品率低。产品对照图参见图2。
由于低熔点产品中厚的增加导致二次压型的加工难度急剧上升。要保证上述低软化点玻璃产品的技术指标，针对光学玻璃型料件成型、产品中厚加厚直接导致产品重量增加、备料难度加大、二次压型料块表面积大于成型产品表面积形成折皱深度等问题的研究，构成了本发明低软化点玻璃产品二次压型的创新点。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种解决上述问题，从压型成型备料技术研究、压型成型工艺技术研究、成型过程前工装夹具多方技术突破，实现重量增加后新型低软点光学玻璃的二次压型工艺。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种低软点光学玻璃的二次压型工艺，方法步骤如下，
步骤一、备料，采用内圆切割机切割从截面宽度方向下料；
步骤二、修磨处理；
步骤三、软化炉软化
1)对软化设备调试优化；
2)采用6段软化温度；
步骤四、模压成型
1)增加瓷盒载体R值；
2)防止倾斜入模。
作为优选，步骤一中，所述内圆切割机的刀片厚度0.2mm。
作为优选，步骤二中，通过修磨调整料块棱角，使其棱角弧度大于120°。
作为优选，步骤三中，对软化设备调试优化，使软化炉的同段区域内左右温差不超过3摄氏度，单段前后温差不超过5摄氏度。
作为优选，步骤三中，软化温度设定为TG+(180-210°)作为第一段，后续依次降低10-15°，共计6段软化温度
作为优选，步骤四中，料型设计上，入模面设计趋近于正方形，且其对角线截面长度不小于产品外径的90％。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明从压型成型备料技术、压型成型工艺技术、成型过程前工装夹具等方面进行创新研究，解决了折皱低熔点产品由于中厚的增加而导致二次压型的加工难度的技术难题。通过本发明工艺，成型的产品折入深度一般在0.3mm以内范围内，产品合格率在95％以上。
附图说明
图1为本发明工艺流程图；
图2为原产品与现产品的产品对照图；
图3为本发明原料的结构形状示意图；
图4为本发明瓷盒载体的结构形状示意图；
图5为本发明入模模具的结构形状示意图。
1.软化料块；2.瓷盒载体；3.料块；4.模具；5.入模面。
具体实施方式
实施例1：下面将对本发明作进一步说明。
在项目研究过程中，压型成型备料技术、压型成型工艺技术、成型过程前工装夹具等方面进行创新研究。需要在以下关键技术方面取得突破：
①备料工艺：如何解决低软化点产品中厚尺寸大，料块3多为长方体料型，且原材料后厚度较厚多从截面宽度方向下料的问题；
②成型工艺：从工装设计及设备优化出发，从而优化压型工艺；
③折皱：依据正方体、长方体、近似球体表面积公式计算，球体的表面积小于正方体、长方体表面积，主要研究折皱位子及折皱的深度研究。
一种低软点光学玻璃的二次压型工艺，参见图1，
一、备料
采用内圆切割机切割从截面宽度方向下料，所述内圆切割机的刀片厚度0.2mm。
低软化点产品中厚尺寸大，料块3原材料多为长方体料型，参见图3，且原材料后厚度较厚(低熔点原材料规格也是突破的难点)，原材料由成都光明光电提供，厚度20mm以上，多从截面宽度方向下料。通过实验，采用内圆切割机，切割产品，刀片厚度0.2mm，下料断面整齐，无内凹，无裂纹、材料损耗低，设备精度高，下料料块3体积精确。
而传统热应力下料技术：切割断料难度大，效率低，良品率低且断面质量不规整，料头损耗多，断面易碰边，从截面长度方向下料，下料后的料块3公差大，对材料损耗大等特点。
二、修磨处理
确保料型设计长方体。通过修磨调整料块3棱角，使其棱角弧度大于120°，消除料块3棱边及顶点尖锐，促使料块3趋于圆柱体，因此减小压型前后的面积差值，减少了压型后的表面积折入风险，满足后序生产需要。通过实验待料块3棱边顶点到达约120度以上圆弧，能够达到到消除棱边及8个顶点尖锐的目的。
三、软化炉软化
软化工艺研究：因低熔点比重大，料块3体积大软化过程中在自身重力影响下，极易外软内硬(料块3体积大，中厚增加)。软化工艺设定、软化炉横向温差、软化段与段的区分将直接影响产品的质量，形成玻璃折入、裂纹、凸边等不良，合适软化工艺及设备优化成为该产品生产关键点。
(1)对软化设备调试优化，降低横向温差及软化段与段温度控制，软化炉的同段区域内左右温差不超过3摄氏度，单段前后温差不超过5摄氏度，能保证料块3皱纹均匀分布，防止其集中于某一位置而形成超过0.3mm以上的折入。折入深度小于0.3mm时，下游工序通过加工能消除此类折入。
(2)采用6段软化温度，软化温度设定为TG+(180-210°)作为第一段，后续依次降低10-15°，共计6段软化温度，实现均匀软化方式，软化温度是二次压型难点，温度过高，料块3表面严重壳化。温度过低，玻璃不可塑，模压时易压裂。在该软化温度下，料块3软化均匀，表面轻微形变，成型后产品质量符合要求，产品各项指标满足图纸要求。
而我们之前的工艺是根据常规温度调节，设计为6段软化温度，软化温度确定为TG温度+210-240度左右作为软化炉第一段，以此每段降低软化温度(20-40)度。通过该方式升温玻璃软化效果差，外部软化过度，内部玻璃不可塑，造成玻璃成型过程中出现裂纹。
四、模压成型
折皱研究：中厚设计增加后的低软化点产品的形状多趋于球型，因相同体积下，球体表面积最小，我司现行生产方式为将长方体、正方体料型压型成类似球体产品，因此压型后产品存在表面折入，如何控制折入深度及位置成为该项目一重大难题。
工装夹具设计技术：因低软化点玻璃中厚较厚，现有软化料块1载体，成为影响产品柱面质量关键因素。料块3软化后，受重力影响，软化料块1上部顶点处易形成皱纹，压型后形成折入。通过增加瓷盒载体2的R值确保软化后料块3轻微形变，减少了折入产生，参见图4。
低软化点产品因设计中厚加厚后，料型设计多为长方体料型，且采用竖直入模(即根据现行冲压式压型方式)，为保证入模，需保证料块3对角线截面长度小于模具4尺寸(即产品外径)，下模设计多为凹面，压型时料块3存在倾斜风险，极易形成折入。为了防止倾斜入模，料型设计上，入模面5设计趋近于正方形，且其对角线截面长度不小于产品外径的90％，参见图5。
以上对本发明所提供的一种低软点光学玻璃的二次压型工艺进行了详尽介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，对本发明的变更和改进将是可能的，而不会超出附加权利要求所规定的构思和范围，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种低软点光学玻璃的二次压型工艺，其特征在于：方法步骤如下，
步骤一、备料，采用内圆切割机切割从截面宽度方向下料；
步骤二、修磨处理；
步骤三、软化炉软化
1)对软化设备调试优化；
2)采用6段软化温度；
步骤四、模压成型
1)增加瓷盒载体R值；
2)防止倾斜入模。
2.根据权要求1所述一种低软点光学玻璃的二次压型工艺，其特征在于：步骤一中，所述内圆切割机的刀片厚度0.2mm。
3.根据权要求1所述一种低软点光学玻璃的二次压型工艺，其特征在于：步骤二中，通过修磨调整料块棱角，使其棱角弧度大于120°。
4.根据权要求1所述一种低软点光学玻璃的二次压型工艺，其特征在于：步骤三中，对软化设备调试优化，使软化炉的同段区域内左右温差不超过3摄氏度，单段前后温差不超过5摄氏度。
5.根据权要求1所述一种低软点光学玻璃的二次压型工艺，其特征在于：步骤三中，软化温度设定为TG+(180-210°)作为第一段，后续依次降低10-15°，共计6段软化温度。
6.根据权要求1所述一种低软点光学玻璃的二次压型工艺，其特征在于：步骤四中，料型设计上，入模面设计趋近于正方形，且其对角线截面长度不小于产品外径的90％。
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